L'université RWTH d'Aix-la-Chapelle s'appuie sur la technologie de nettoyage de SCHWING Technologies by Nicola LeffelsendDirectIndustry

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Le développement de fibres et de produits innovants à base de fibres hautes performances est l'axe de recherche de l'Institut de technologie textile (ITA) du département de génie mécanique textile de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle. L'équipe est dirigée par Pavan Kumar Manvi et Franz Pursche, qui mènent des recherches dans le domaine des technologies de filature pour les monofilaments et les multifilaments afin de développer des fibres innovantes. Ils se concentrent sur les fibres à hautes performances et durables, avec de nouveaux profils de propriétés et de larges possibilités d'application. Parmi celles-ci figurent la construction légère, la mobilité, la santé, la construction et le logement, l'énergie et l'information ainsi que la communication. Des tests sont effectués avec tous les types de polymères thermoplastiques. Ils vont des plastiques de base aux polymères d'origine biologique et recyclés. Dans l'usine pilote de l'Institut, les chercheurs utilisent des équipements de filage par fusion allant de l'échelle du laboratoire à celle de l'usine pilote, en utilisant des vis, des filières complètes avec des boîtiers de filage et des pompes de filage

Afin de garantir une élimination rapide et fiable des polymères thermoplastiques, un système compact de pyrolyse sous vide de SCHWING Technologies est disponible depuis plusieurs mois pour les tests de la technologie de filage. En quelques heures, le VACUCLEAN COMPACT enlève tout le polymère collé en une seule opération. Le processus entièrement automatique nettoie en toute sécurité et en douceur à une température maximale de 450 degrés Celsius par pyrolyse sous vide et oxydation. La capacité de chargement est de 50 kilogrammes maximum. Les pièces nettoyées peuvent être renvoyées dans le processus d'essai après un post-traitement dans un bain ultrasonique ou par sablage.

Afin de produire de nouveaux systèmes de matériaux à base de fibres, les installations de l'usine pilote et du laboratoire d'essai fonctionnent à une échelle industrielle et de laboratoire. L'institut mène des recherches pour développer de nouveaux systèmes de matériaux à base de fibres en utilisant la technologie des machines actuelles et numérisées. Les domaines d'intérêt vont de la fonctionnalisation, des nouveaux matériaux, de la durabilité et du recyclage à l'optimisation des processus et à la mise à l'échelle des processus. Des tests sont effectués du laboratoire à l'échelle industrielle - y compris un projet actuel du secteur de la santé sur le thème des "poils de brosse à dents hautement nettoyables". L'équipe dirigée par le Dr Franz Pursche, responsable des technologies des monofilaments, étudie comment optimiser les performances de nettoyage grâce à une géométrie spéciale des filaments. "Des buses spéciales sont nécessaires pour produire les filaments", explique le Dr Pursche. "Elles sont constituées de géométries de canaux complexes. En termes de nettoyage, elles nécessitent une unité de pyrolyse moderne et fiable"

Les pièces des machines utilisées sont changées ou nettoyées trois fois par semaine en moyenne. Pour ce faire, la première étape consiste à laisser refroidir les pièces des buses des systèmes de filature, à les démonter et à les transporter vers l'unité de pyrolyse. Dans le cadre du projet de recherche, environ 10 à 25 kilogrammes de pièces métalliques sont entretenues par cycle de nettoyage. Une fois que les pièces de buse sont correctement positionnées dans le système de nettoyage, la porte est fermée, le programme est sélectionné et la pyrolyse sous vide entièrement automatique est lancée. Le nettoyage a lieu dans une chambre de nettoyage sous vide chauffée électriquement, dont la température est mesurée directement sur les pièces de la machine. Tout d'abord, le système se réchauffe lentement et doucement sous vide. Le processus de pyrolyse proprement dit ne commence qu'à environ 440 degrés Celsius. Tout le carbone restant est éliminé par une phase d'oxydation ultérieure à environ 450 degrés Celsius. Tout cela se passe de manière entièrement automatique, prend environ cinq à six heures et ne laisse pratiquement aucun résidu. Pour gagner du temps, le processus de nettoyage à l'ITA se déroule généralement pendant la nuit. Ensuite, il faut laisser refroidir les pièces de la buse, les sabler, les nettoyer dans un bain à ultrasons et enfin les inspecter au microscope.

En raison de la forte utilisation des installations de l'ITA, qui atteint presque 100 % par an, les travaux de soutien à la préparation de la filature doivent être effectués avec un très haut degré de fiabilité. Cela inclut également le nettoyage des buses. "Dans le pire des cas, une buse qui n'est pas nettoyée entraîne des arrêts de filage, mettant en danger non seulement des jours d'essai mais aussi des semaines entières", décrit Peter Rüdiger, membre de l'équipe de recherche. Le Dr. Manvi, directeur du Centre technologique de filage, ajoute que dans d'autres cas, la formation des filaments et les propriétés des filaments associés sont affectées négativement. Par conséquent, les variables d'influence liées au processus n'ont pu être étudiées que de manière sous-optimale. "En outre, la courte période de nettoyage nous aide également à démarrer de nouveaux essais. Ceci est particulièrement important pour le développement de nouvelles géométries de buses. Pour le nettoyage, nous misons sur la technologie écologique et peu polluante avec des gaz d'échappement propres sans contamination", conclut le Dr Manvi.

Le système de pyrolyse sous vide ne pèse qu'environ 750 kilogrammes et, avec ses 100 x 125 x 245 cm (L x P x H), il n'est que légèrement plus grand qu'un réfrigérateur spacieux. Tous les composants essentiels sont intégrés à l'intérieur du système pour économiser de l'espace : il s'agit notamment d'une section de catalyseur, d'une pompe à vide, d'une armoire de commande et d'accessoires, ainsi que de la chambre de nettoyage de 50 x 50 x 35 cm (L x P x H), y compris la plate-forme de chargement. Le système est commandé de manière pratique par un panneau IHM à écran tactile. Grâce à un système de feux de signalisation externe, les utilisateurs peuvent toujours garder un œil sur l'état du nettoyage, même à distance. Avec ce nouveau système à commande électrique et facile à installer, l'équipe d'ingénieurs de SCHWING répond à la demande internationale croissante, en particulier pour des systèmes plus compacts. En plus du système de petit format, la technologie de pyrolyse sous vide de SCHWING est déjà utilisée dans plusieurs instituts de technologie textile. Outre l'Institut de technologie textile de l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle, cela comprend l'Institut de technologie des machines textiles et des matériaux textiles à haute performance de l'Université technique de Dresde. Un autre utilisateur de SCHWING est le centre européen CETI Centre Européen des Textiles Innovants situé à Lille, en France.

SCHWING Technologies opère depuis plus de 50 ans et est le leader technologique mondial des systèmes à haute température pour le nettoyage thermique, la finition thermochimique et le traitement thermique des pièces et outils métalliques. Les directeurs généraux sont Ewald Schwing, Thomas Schwing et Alfred Schillert. L'entreprise, gérée par ses propriétaires, conçoit, fabrique et exploite des systèmes à son siège de Neukirchen-Vluyn, dans la région du Rhin inférieur en Allemagne. S'appuyant sur les réalisations de l'ingénierie allemande, cette entreprise de taille moyenne est le spécialiste le plus connu au monde dans le domaine de l'élimination des matières plastiques. Parmi les quelque 2 500 clients internationaux de SCHWING figurent des entreprises des secteurs des plastiques et des fibres, ainsi que des secteurs de la chimie et de l'automobile. Pour chaque besoin de nettoyage, l'entreprise, avec ses quelque 80 employés, propose la meilleure technologie et la meilleure solution de nettoyage, tant sur le plan économique, qu'écologique et qualitatif. SCHWING est également un partenaire de service fiable pour le nettoyage à façon en traitant plus de 250 000 outils et pièces chaque année selon les normes environnementales et qualitatives les plus élevées. Fondée en 1969, la société célèbre son 50e anniversaire en 2019 et a ouvert cette année-là une nouvelle société de vente aux États-Unis, SCHWING Technologies North America Inc.

L'Institut de technologie textile de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle (ITA) est un centre de recherche et d'enseignement universitaire et le noyau du groupe ITA, www.ita.rwth-aachen.de. Le groupe ITA se considère comme un prestataire de services de recherche et de formation actif au niveau international, avec environ 400 employés pour les matériaux haute performance à base de fibres, les produits semi-finis textiles et leurs procédés de fabrication

Mots-clés : Recherche, Université RWTH d'Aix-la-Chapelle, Institut de technologie textile, ITA, VACUCLEAN COMPACT, système de pyrolyse sous vide, nettoyage thermique, polyester, polyamide, polyoléfine, polymère recyclé, élimination des plastiques, nettoyage de pièces de machines, filières, vis, pompes de filature

Plus d'informations

Pièces de machines de l'Institut de technologie textile ITA avant le nettoyage thermique. Crédits photographiques : SCHWING Technologies

Pièces de machines de l'Institut de technologie textile ITA après nettoyage thermique. Crédits photographiques : SCHWING Technologies

#Tendances produits

L'université RWTH d'Aix-la-Chapelle s'appuie sur la technologie de nettoyage de SCHWING Technologies

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